De kwallen die door de zeeën bewegen door zachtjes met hun zakachtige lichamen te pulseren, lijken misschien niet veel geheimen te hebben die menselijke ingenieurs zouden interesseren. Maar hoe eenvoudig de wezens ook zijn, kwallen zijn meesterlijk in het benutten en beheersen van de stroming van het water om hen heen, soms met verrassende efficiëntie. Als zodanig belichamen ze geavanceerde oplossingen voor problemen in de vloeistofdynamica waar ingenieurs, wiskundigen en andere professionals van kunnen leren. Johannes Dabiri, een expert in mechanische en ruimtevaarttechniek aan het California Institute of Technology, praat in deze aflevering met Steven Strogatz over wat kwallen en andere waterwezens ons kunnen leren over onderzeeërontwerp, de optimale plaatsing van windturbines en gezonde menselijke harten.

Luister verder Apple Podcasts, Spotify, Google Podcasts, stikster, TuneIn of je favoriete podcasting-app, of je kunt stream het van Quanta.

Afschrift

Steven Strogatz (00:03): Ik ben Steve Strogatz en dit is De vreugde van waarom, een podcast van Quanta Magazinedie je meeneemt naar enkele van de grootste onbeantwoorde vragen in wiskunde en wetenschap van vandaag.

(00:14) Mensen zeggen dat biologie een geweldige leermeester is voor ingenieurs. Denk maar eens aan alles wat een zwevende adelaar ons kan leren over aerodynamica. Mijn gast van vandaag dacht dat een kwal leerzaam zou zijn om te studeren voor een zomerstage in engineering. En jaren later bestudeert hij nog steeds kwallen vanwege de schat aan informatie die ze te bieden hebben over vloeistofdynamica, het onderwerp van deze aflevering.

(00:36) Wat kunnen de bewegingen van kwallen en scholen vissen ons leren over de beweging van lucht, water en zelfs bloed? Door de wiskunde te bestuderen van hoe scholen vissen eenstemmig bewegen, heeft onze gast van vandaag kunnen uitzoeken hoe windturbines geplaatst kunnen worden om efficiënter schone energie op te wekken. Maar dat is niet alles. Het blijkt dat de manier waarop een kwal zwemt ons zelfs kan informeren over de gezondheid van een menselijk hart. En kwallen hebben ons nieuwe trucs geleerd over voortstuwing onder water, wat nuttig kan zijn voor een nieuwe generatie onderzeeërontwerpen. Maar laten we onze gast John Dabiri ons meer laten vertellen. Hij is professor werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek aan Caltech. Hij won de Waterman-prijs in 2020, de hoogste eer van het land voor wetenschappers en ingenieurs in het begin van hun loopbaan. Hij is ook lid van president Biden Raad van Advies voor Wetenschap en Technologie. Welkom, professor John Dabiri.

Johannes Dabiri (01:31): Bedankt, Steve. Het is geweldig om hier te zijn.

Strogatz (01:33): Het is echt een groot genoegen om je hier te hebben. We kennen elkaar al een tijdje, maar ik denk niet dat we eerder de kans hebben gehad om over de winkel te praten, dus ik ben hier enthousiast over. Weet je, ik moet bekennen, hoewel we veel met je gaan praten over kwallen, heb ik nog nooit een kwal vastgehouden, nooit gestoken door een kwal.

dabiri (01:51): Je loopt iets mis. Ik heb beide gedaan.

Strogatz (01:55): Hoe zo? Hoe was je nauwe ontmoeting met kwallen, zoals steken?

dabiri (02:00): Nou, weet je, het was eigenlijk een fotoshoot die ik deed voor een tijdschrift en de fotograaf dacht dat het leuk voor me zou zijn om mijn onderwerpen van dichtbij te bekijken. En dus kreeg hij me in het water en zei dat ik me aan de gelei moest vasthouden. En ondertussen begonnen zijn tentakels over mijn benen te druppelen. En dus was het een zeer pijnlijke fotoshoot, maar we hebben de kans gekregen.

Strogatz (02:21): Sta je grijnzend op de foto?

dabiri (02:23): Weet je, op de een of andere manier slaagden ze erin om het te laten lijken alsof ik lach en geniet van het hele gebeuren, ook al was het behoorlijk ellendig.

Strogatz (02:29): Nou, het spijt me, we zullen je daar vandaag niet aan onderwerpen.

dabiri (02:31): Dank u, dank u.

Strogatz (02:33): Dus, weet je, als ik in tv-shows van David Attenborough of andere natuurshows kwallen zie rondzwemmen, zien ze er bijna uit als een zak, als een cellofaanzak die gewoon door het water wordt rondgeduwd . Maar ik weet dat dat niet kan kloppen. Het zijn niet alleen passieve zwemmers. Dus kun je ons iets vertellen? Hoe bewegen ze? Hebben ze spieren?

dabiri (02:52): Dat doen ze, en in feite zijn kwallen de eerste dieren waarvan we weten dat ze zich in de oceaan kunnen verplaatsen. Dat zwemmen dat je in die documentaires ziet, wordt aangedreven door een enkele cellaag. Denk aan een heel dunne spierlaag die in staat is om samen te trekken en uit te zetten met een ritme dat bijna lijkt op het kloppen van je hart. En dat stelt hen in staat om door de oceaan voort te stuwen.

Strogatz (03:13): Dus als je het hebt over het ritme, dat doet me denken, dan moeten ze ook een zenuwstelsel hebben dat de spieren controleert.

dabiri (03:20): In feite hebben kwallen helemaal geen centraal zenuwstelsel. Ze hebben ook geen hersens. Alles wat ze hebben zijn deze kleine clusters van cellen rond hun lichaam die hen vertellen wanneer ze hun spieren moeten activeren, wanneer ze moeten samentrekken. En dus gebruiken ze die spieren om hun zwembeweging te coördineren op een manier die heel anders is dan hoe jij en ik bewegen.

Strogatz (03:39): Uh huh. Dus, het is... Er is een bel, toch? Ze praten over de bel. Wat wordt bedoeld met de bel?

dabiri (03:42): Dat klopt. Dus als je naar een kwal in een aquarium kijkt, lijkt het een beetje op een paraplu of een tas, zoals je zei. En rond de onderkant van die paraplu zijn er een paar clusters, meestal een stuk of acht. En dat zijn de plaatsen waar het lichaam de signalen afgeeft om te zwemmen, om de spieren samen te trekken. En dus door die samentrekkende signalen te coördineren, kunnen ze door het water zwemmen met een zeer laag energieverbruik in het proces.

Strogatz (04:12): Ja, daar kan ik me absoluut niet mee identificeren als ik denk aan mijn eigen zwemmen, dat zo onhandig is en veel energie kost - en veel energie verspilt. Dus wat zeg je hier? Je zegt dat het zeer efficiënte zwemmers zijn? Wat bedoel je?

dabiri (04:27): We weten dat kwallen meer dan 200 miljoen jaar geleden enkele van de eerste dieren waren die zwommen. Ze hebben massale uitstervingsgebeurtenissen overleefd. En dus werd lange tijd gedacht dat er iets moest zijn aan hun vermogen om efficiënt te bewegen waardoor ze zo lang in de oceanen konden overleven, zelfs in het aangezicht van meer exotische zwemmers zoals dolfijnen en haaien, degenen waaraan je misschien denkt als je aan een uitstekende zwemmer denkt.

(04:53) Nou, het blijkt dat de heel simpele lichaamsvorm van deze gelei, de simpele paraplu, het creëert wat men noemt vortex ringen. Denk aan een donut met kolkend water. Dus elke keer dat het dier zijn spieren samentrekt, creëert het deze donut van water. En het duwt zich bijna van die donut van kolkend water af om door het water te bewegen zonder daarbij veel energie te hoeven gebruiken. Het is dus een heel andere zwemslag dan wat jij of ik zouden proberen te bereiken in de oceaan, maar het is behoorlijk effectief.

Strogatz (05:25): Zo plotseling komt er een beeld in me op. Vertel me of ik hiermee op het verkeerde spoor zit of niet. Maar als kind op zomerkamp herinner ik me dat ik kanoën deed. En ze wilden dat we onze peddel in het water legden. En ik kreeg te horen dat ik een J-slag moest maken, waarbij je terug duwde met de peddel en hem dan terug krulde. En je kon kleine wervelingen zien, kleine draaikolken van water, die daaruit voortkwamen.

dabiri (05:46): Dat klopt.

Strogatz: Die slag, is dat relevant voor waar je het over hebt met draaikolken?

dabiri (05:50): Dat is het. Dus overal in de oceaan, en in feite, zelfs nu, terwijl ik tegen je praat, duwt mijn mond de lucht om me heen en creëert deze wervelende stromingen die we draaikolken noemen. Dus als je zwemt, creëer je die draaikolken. Die kanopeddel creëert deze wervelende draaikolken. Wat anders is aan de kwallen in hun vortexringen, is dat ze deze bijna perfecte ronde vorm hebben. En door die ronde vorm kunnen ze zwemmen met een efficiëntie die beter is dan wat jij of ik kunnen genereren door onze armen te aaien of een kanopeddel. Dus het is echt de vorm van die draaikolken, die wervelende stromingen, dat is de sleutel tot hun zeer efficiënte zwemmen. En dat is wat we lange tijd probeerden te begrijpen bij het ontrafelen van het mysterie van hoe deze dieren zo lang in de oceaan hebben overleefd. Het zijn echt die cirkelvormige vortexringen die de sleutel zijn.

Strogatz (06:41): Laten we eens kijken of ik het plaatje goed in mijn hoofd heb. Als je het hebt over een cirkelvormige draaikolk, dan is het andere beeld dat in je opkomt die... niet... Mensen roken niet meer zoveel als vroeger, maar je weet waar ik heen ga, toch? Er zijn bijvoorbeeld jongens die sigaren roken, of mensen die rookkringen blazen.

dabiri (06:57): Precies.

Strogatz: Is dat het soort cirkel dat ik me moet voorstellen als het van iemands ronde lippen komt?

dabiri (07:02): Absoluut. Toen ik, toen ik lesgaf, was dit het voorbeeld dat ik klassiek gebruikte (maar nu proberen we roken of vapen te ontmoedigen). Maar als je je een niet-toxische versie van dat voorbeeld voorstelt, heb je helemaal gelijk. Het zijn die rookkringen die mensen zouden blazen die eruit zien als een donut van lucht en het wervelt, en het behoudt die ronde vorm over lange afstanden van de persoon die het blies.

(07:23) Een andere versie hiervan is dat je soms dolfijnen dit in de oceaan ziet doen, spelend met bubbelringen die een vergelijkbare vorm hebben. Het is een donut van water met lucht in het midden. En de manier waarop de dolfijnen in dat geval die ringen in stand kunnen houden, is vanwege de stabiliteit van dat specifieke type wervelende stroming. Het is echt uniek in vloeistofdynamica.

Strogatz (07:47): Oké, hoe leuk het ook is om over kwallen te praten, en ze zijn weliswaar erg cool en efficiënt. Maar voor die mensen die luisteren en zich misschien afvragen: waarom besteden we zoveel moeite aan hen? Help ons om het breder te begrijpen. Waar gaat vloeistofdynamica over? Waar is het van toepassing in de rest van de wetenschap of technologie?

dabiri (08:09): Ja, dus vloeistofdynamica is overal om ons heen. Sterker nog, voor mij was een van de echt opwindende toepassingsgebieden, toen ik opgroeide als aspirant-werktuigbouwkundig ingenieur, het nadenken over effectievere raketten en helikopters - voortstuwingssystemen in het algemeen. We weten dat dit gebied van vloeistofdynamica, de studie van hoe lucht en water bewegen, erg ingewikkeld is in termen van de beweging die het water of de lucht maakt, in termen van hoe we het proberen te omschrijven fysica gebruiken. En dus ontstond er een beweging, nu een paar decennia geleden, die zei: waarom bestuderen we niet enkele diersystemen die het al hebben uitgevogeld, hebben uitgevogeld hoe ze efficiënt kunnen zwemmen of hoe ze efficiënt kunnen vliegen? Je kunt zelfs eeuwen teruggaan naar Leonardo da Vinci en proberen te begrijpen hoe je door mensen aangedreven vliegen kunt ontwikkelen door naar vogels te kijken. Er is dus eigenlijk een lange traditie van het bestuderen van natuurlijke systemen om inspiratie op te doen voor hoe we effectievere technologieën kunnen ontwikkelen. Zo ben ik het veld ingegaan.

(08:29) Het blijkt dat zelfs een heel eenvoudig dier als de kwal ons veel te leren heeft vanwege de manier waarop ze op zo'n elegante manier omgaan met het water. En dat is wat ons ertoe heeft aangezet om met name kwallen te bestuderen in dit bredere veld van wat soms biomimetica of bio-geïnspireerde engineering wordt genoemd. Kijken naar biologie om te downloaden vind oplossingen For technische uitdagingen.

(09:08) Maar de kwal kwam eigenlijk voort uit mijn verlangen om met een handig zomerproject te komen. Ik was hier bij Caltech voor een zomeronderzoeksproject en mijn adviseur hier zei: "Laten we naar het aquarium gaan en proberen een dierensysteem te vinden om te bestuderen", op dezelfde manier waarop ik in mijn studententijd helikopters en raketten had bestudeerd. Eerlijk gezegd was ik daar niet enthousiast over. Destijds dacht ik dat ik naar Caltech kwam om raketten en voortstuwing te bestuderen. Caltech heeft het Jet Propulsion Laboratory, waar het beroemd om is. Maar we kwamen bij het aquarium en ik dacht: “Nou, ik heb hier een project van 10 weken. Laat me het eenvoudigste dier kiezen dat ik kan vinden. Weet je, het zou makkelijker moeten zijn om er een simpel model voor te bedenken.” En dus leek de kwal een gemakkelijke uitweg. En natuurlijk zijn we hier 20 jaar later, en ik probeer nog steeds uit te zoeken hoe ze werken.

Strogatz (10:17): Ik moet zeggen dat ik als wiskundige altijd aangetrokken was tot vloeistofdynamica omdat het is zo moeilijk. Enkele van de moeilijkste wiskundige problemen waarmee we te maken hebben gehad op het gebied waarin ik geïnteresseerd ben, in differentiaalvergelijkingen, ontstonden voor het eerst in verband met problemen in de vloeistofdynamica. Dus je noemde - OK, dus raketten, straalaandrijving voor - we zouden kunnen denken aan vliegtuigen, er zijn medische toepassingen -

dabiri (10:42): Absoluut. We zijn net uit Covid [Covid-19] gekomen. Ik bedoel, om je een heel actueel voorbeeld te geven: Vragen over de overdracht van Covid waren echt vragen over vloeistofdynamica. Hoe ontstaan ​​de aerosolen? Hoe worden ze overgedragen? Hoe worden ze verzameld op andere mensen? Als ik een masker wil ontwerpen, wat is dan een effectieve manier om dat te doen? Bij klimaatverandering is het modelleren van het klimaat op aarde grotendeels een vloeistofdynamisch probleem. Vloeistofdynamica duikt op in alle aspecten van ons leven.

(11:11) Wat ik echt opwindend vind aan deze studie van dierlijke systemen, is dat, vanuit mijn perspectief, als je een vliegtuig bouwt, het een mens is die achter een computer gaat zitten en die zeer complexe vergelijkingen probeert op te lossen die je beschreef om erachter te komen wat de ideale vorm van de vleugel is, wat de ideale vorm is van de rest van het vliegtuig. In sommige opzichten lossen kwallen elke dag partiële differentiaalvergelijkingen op terwijl ze door het water zwemmen.

(11:35) En dus moeten we uitzoeken wat het precies is met hun zwemmen dat hen in staat stelt om tot die specifieke oplossing van die differentiaalvergelijkingen te komen. En dan is de hoop dat we dat kunnen toepassen op onze eigen ontwerpproblemen waar we niet dezelfde beperkingen hebben als kwallen in de evolutie. We hebben een brein, een centraal zenuwstelsel en meer dan een enkele spierlaag om mee te werken. We hebben technische materialen waarmee we kunnen werken. Nu hebben we AI om mee te werken. En dus als we wat we weten over kwallen combineren met alle tools die we als ingenieurs tot onze beschikking hebben, dan is echt de sky de limit voor wat we kunnen ontwikkelen.

Strogatz (12:09): Nou, laten we dan ingaan op de vraag hoe de kwallen het doen. Wat voor soort experimenten heb je gedaan om erachter te komen hoe ze de vortexringen gebruiken die ze genereren als ze hun bel samentrekken?

dabiri (12:21): Dus de eerste uitdaging die moet worden aangegaan, is het feit dat water en lucht transparant zijn. Dus zelfs terwijl we hier met elkaar zitten te praten, is de lucht om ons heen constant in beweging door onze ademhaling. Dat kunnen we niet echt waarnemen. Hetzelfde geldt in het water. Als je naar een aquarium gaat, zijn de dieren waarschijnlijk de belangrijkste attractie voor jou, maar voor mij is het het water eromheen. Het probleem is dat je die waterbeweging niet gemakkelijk kunt zien als je alleen maar naar de tank staart. En dus ontwikkelden we enkele nieuwe technologieën om ons te helpen het water rond de dieren te meten.

(12:53) Het eerste wat je zou kunnen doen is kleurstof in het water doen, zoals een kleurstof voor levensmiddelen, want dat laat zien hoe het water plaatselijk wordt vervoerd. Het is een kwalitatief beeld. Het geeft je een soort algemene beschrijving, maar niet iets waar je gemakkelijk cijfers op kunt zetten om te zeggen dat het water zo snel in deze richting beweegt.

(13:11) Maar wat we kunnen doen, is enkele technieken gebruiken die gebruikelijk zijn in engineering. Bijvoorbeeld met behulp van lasers. Dus in het water zijn er kleine, zwevende deeltjes - denk aan het zand of slib dat in het water zweeft. Dat kunnen we verlichten met laservellen. Neem een ​​laseraanwijzer die je misschien thuis hebt en laat deze door een glazen staaf schijnen, en hij verspreidt die straal in een dunne laag licht. Dus hebben we dat blad van licht door het water gehaald. Het weerkaatst op al die zwevende deeltjes die zich in het water bevinden. En nu kunnen we elk van die kleine deeltjes volgen, bijna als een bewegende sterrennacht. Zo zien de video's er ongeveer uit. En elk van die sterren, die sedimentdeeltjes in het water, vertelt ons iets over hoe het water plaatselijk rond het dier beweegt.

(13:56) Dus ontwikkelden we deze technieken in het laboratorium. De grote uitdaging is dan om kwallen in het veld te gaan zoeken en dit daadwerkelijk te meten. Ik had het geluk studenten te vinden die zin hadden om met kwallen te gaan zwemmen en lasers mee te nemen.

Strogatz (14:10): Maar dus - laat me dit krijgen ... Je kunt de laserpointer of wat dan ook onder water nemen en er is geen probleem.

dabiri (14:15): Nou, dat was dus een deel van — de student, Kakani [Katija] was haar naam. Haar doctoraat scriptie was om de technologie te ontwikkelen om ons in staat te stellen dit te doen. Zodat een duiker de oceaan in kan gaan, heel voorzichtig naast deze kwallen kan gaan zitten en dan de laser kan aanzetten en het water eromheen kan meten. En het bleek dat ze er behoorlijk in slaagde om voor het eerst de wervelende stromingen in werkelijk prachtige details vast te leggen.

Strogatz (14:42): En is er ook een videocamera-opstelling?

dabiri (14:45): Die is er. In feite is die beeldvormingstechnologie grotendeels gebaseerd op video. Dus je krijgt een video van dat bewegende water, de sedimentdeeltjes die het laserlicht weerkaatsen. Dus door te kijken hoe het water rond het dier in de loop van de tijd beweegt, kunnen we erachter komen dat de dieren in sommige gevallen niet zoveel energie in het water stoppen om te bewegen. We noemen dat efficiënte beweging. Wanneer ze vooruit kunnen gaan zonder veel water om hen heen te hoeven karnen.

(15:12) Interessant is dat sommige soorten kwallen zelden zwemmen, maar als ze dat doen, is het in een overlevingsmodus, om te ontsnappen aan een roofdier of om hun prooi te vangen. In die gevallen zullen ze eigenlijk veel energie in het water steken. Onze gedachte daarbij is dat het een kwestie van overleven is. U maakt zich niet zo'n zorgen over efficiëntie als het gaat om doden of gedood worden. En dus kunnen we in die gevallen ook een verschil zien in het water rond de dieren, allemaal vastgelegd door deze lasertechniek.

Strogatz (15:41): Oké, misschien is mijn hele foto van een cellofaanzakje gewoon zo verkeerd, en dat moet ik uit mijn hoofd krijgen, maar het voelt alsof dat zoveel weerstand zou opleveren, ook al heeft het een mooie, gecoördineerde beweging. Er moet een truc zijn voor de manier waarop deze vortexringen zich gedragen om de beweging zo efficiënt mogelijk te maken. Hebben uw metingen iets verrassends of lastigs onthuld dat de kwallen doen?

dabiri (16:05): Ja, het is een goede vraag. En er zijn een aantal manieren om hierover na te denken. Allereerst moet ik een back-up maken en zeggen in termen van het gedrag van de kwallen, een van de verschillen tussen wat ze van nature doen en waar we aan denken in onze eigen onderzeeërs, de kwallen gebruiken dezelfde stromingen om zich te voeden. Dus terwijl ze deze vortexringen creëren, trekt die wervelende stroom eigenlijk prooi naar hun tentakels, waar het wordt gevangen en opgegeten.

(16:30) En dus is het heel aannemelijk dat de beweging die we zien — ze bewegen van punt A naar punt B — in feite niet het gewenste resultaat is. Het is gewoon het onvermijdelijke gevolg van de wetten van actie en reactie van Newton. In sommige gevallen creëren de dieren deze vortexringen om prooien aan te trekken. Maar omdat ze dat water duwen, is de reactie dat ze in het proces bewegen. En dus is voor hen die efficiënte beweging niet noodzakelijkerwijs proberen ergens haastig te komen.

(16:59) Waar we in staat waren om te zeggen: 'Laten we hetzelfde idee nemen, de vortex-ringformatie. Onze onderzeeër hoeft niet op dezelfde manier te eten als de kwallen.” En zo kunnen we bijvoorbeeld sneller gaan door dezelfde voortstuwingstechniek te gebruiken, terwijl de echte dieren dat zelf niet doen. Dit is echt het verschil tussen het uit het hoofd kopiëren van biologie, weet je, teruggaan naar de tijd dat mensen probeerden een door mensen aangedreven vlucht te bereiken door heel hard met hun vleugels te klapperen. Uiteindelijk vonden we succes door vaste vleugels te gebruiken en een straalmotor op het ding te plakken. En dat was de truc. Dus hier willen we oppassen dat we niet blindelings kopiëren wat de kwal doet, maar vragen welke aspecten van zijn gedrag leiden tot een efficiënte voortstuwing. En als we dan een onderzeeër willen ontwerpen die snel en efficiënt is, kunnen we afwijken van de blauwdruk die de dieren ons gaven.

Strogatz (17:50): Dus met betrekking tot het ontwerp van futuristische onderzeeërs, is er een principe of observatie die we hebben ontleend aan de kwal die een gek nieuw ontwerp zou kunnen suggereren?

dabiri (18:02): We hebben deze vraag onderzocht. En de sleutel is weer deze vortexringen, deze wervelende cirkelvormige donutvormige stromingen. Als we een onderzeeërontwerp kunnen bedenken dat deze zou kunnen creëren, maar waarvoor niet de zeer flexibele beweging van een natuurlijke kwal nodig is, dan ontdekten we dat dat een belangrijke toegevoegde waarde zou kunnen zijn voor de huidige onderzeeërontwerpen. We hebben dit getest in het lab. Dus wat je kunt doen, is een conventionele, door een propeller aangedreven onderzeeër nemen en een mechanische bevestiging aan de achterkant toevoegen die in plaats van een soepele, continue jetstroom achterin wordt voortgestuwd, een schokkerige stroom creëert. Denk dus aan een pulsatie van de stroming achter het voertuig. We konden aantonen dat dat voertuig 30 of zelfs 40% energiezuiniger kon zijn dan hetzelfde type voertuig zonder die pulsatie in de stroom.

(18:55) Het lastige hier is het bedenken van een mechanisch ontwerp dat niet al te ingewikkeld is. Als je dat onderdeel te complex maakt, ga je die componenten vervangen. En in feite kunnen die mechanische componenten zelf energie uit het voertuig zuigen. En dus hebben we geen ontwerp kunnen bedenken dat de vloeistofdynamiek bereikt die is geïnspireerd door de kwal zonder al te complexe mechanische componenten. En dat is het onopgeloste mysterie daar geweest.

Strogatz (19:23): Nou, voordat we kwallen en hun voortstuwing verlaten voor — ik wil zo meteen in windturbines komen — wil ik het nog even hebben over vortexringen in het dierenrijk. Omdat ik heb gehoord van enkele van mijn collega's die insectenvlucht of kolibrievlucht bestuderen of, je weet wel, libellen, haviken... Er zijn gewoon heel veel wezens die op verschillende manieren gebruik maken van draaikolken. Hoewel alle voorbeelden die ik zojuist heb genoemd in de lucht zijn, niet in het water. Kun je ons iets vertellen over verschillen of overeenkomsten tussen de wezens in de lucht en - nou, ik zal niet zeggen in het water. Je weet wat ik bedoel? Of ik nu in het water of in de lucht ben.

dabiri (20:02): Ja, dus de aquatische. Ja, en we kunnen nog een stap verder gaan naar bloed. Omdat in het menselijk hart dezelfde soort draaikolken zich uiteindelijk vormen in je linker hartkamer, dat zuurstofrijke bloed dat van het linker atrium naar de linker hartkamer gaat. Dit is voordat het door de rest van je lichaam gaat. Er is een punt waarop het door een klep gaat en je krijgt vortexringen die opvallend veel lijken op wat een kwal creëert of wat een inktvis creëert. Dus je hebt helemaal gelijk, dit vortex-lus- of ringmotief, soms de complexere kettingstructuren. Maar in elk van deze verschillende diersystemen zien we dit terugkeren.

(20:26) Dus veel van ons onderzoek heeft in feite geprobeerd te begrijpen of er enkele onderliggende principes zijn die we kunnen leren over het ontwerp van deze vortexringen. En die blijken er te zijn. Dus alle vortexringen zijn niet hetzelfde gemaakt in die zin dat er bepaalde vortexringen zijn die geweldig zijn voor efficiënte voortstuwing, zoals het voorbeeld van de kwal waar we het net over hadden. Maar er zijn verschillende soorten vortexringen die worden gemaakt in het geval van - gewoon proberen veel kracht te genereren. Als ik bijvoorbeeld heel snel wil bewegen, creëren de kwallen die aan een roofdier willen ontsnappen een vortexring die anders is dan de zeer efficiënte vortexringen waar we het zojuist over hadden.

(21:15) Dus wat we dachten — en dit is nu misschien een paar decennia geleden — is dat we dat inzicht misschien zouden kunnen gebruiken om de vortexringen in een heel ander systeem, het menselijk hart, te begrijpen. Dus zoals ik al zei, tijdens het vullen van het linkerventrikel, krijg je deze vortex-ring die zich vormt. Het blijkt dat bij een gezonde patiënt versus een patiënt met bepaalde ziekten - bijvoorbeeld een gedilateerde cardiomyopathie, een vergroot hart - hun vortexringen er heel anders uitzien dan de vortexringen die zich bij een gezonde patiënt hebben gevormd. Wat we vonden was een interessante correlatie waarbij de verandering die we zien tussen een gezonde patiënt en sommige van deze patiënten met deze pathologieën erg lijkt op het verschil tussen een efficiënt zwemmende kwal en een kwal die aan een roofdier ontsnapt of zijn prooi probeert te vangen.

(22:05) En dus is een van de belangrijkste voordelen van het kijken naar deze vloeistofdynamische handtekeningen van efficiëntie versus disfunctie dat die veranderingen soms kunnen optreden vóór de structurele veranderingen in het hart of vóór enkele van de systemische lichaamsbrede veranderingen die zouden zeggen er is iets mis met je. En dus zagen we dit als een kans voor een meer gevoelige en eerdere diagnose of een vlag voor ziekte en disfunctie in het menselijk lichaam. Vervolgens zijn er andere laboratoria geweest om aan te tonen dat deze veranderingen in de stroom in het hart in feite een effectieve marker van ziekte bij mensen kunnen zijn.

Strogatz (22:45): Wow, John, dat is spannend.

dabiri (22:47): Ja, een erg leuke en onverwachte connectie. Maar Steve, het gaat terug naar je eerdere punt over de herhaling van dit vortex-ringmotief in vloeistofdynamica - of dat nu lucht, water of bloed is, of het nu zwemt, of het nu vliegende organismen zijn, of dat het hier met elkaar zit te praten met onze harten pompen bloed.

Strogatz (23:06): Nou, dit is geweldig. Ik ben erg onder de indruk van dit laatste medische voorbeeld. Omdat, ik bedoel, vooral dat het een systeem voor vroegtijdige waarschuwing en vroege diagnose zou kunnen zijn. Maar ik vraag me af, wat is de beeldvormingstechnologie die het mogelijk maakt, weet je, je gaat toch geen bezinksel in het hart stoppen? Wat doen we? Is het alles - is het te zien op echografie of MRI? Hoe zou jij eruit zien?

dabiri (23:26): Precies. Ja. Dus het vroege werk werd gedaan in MRI. Meer recent ultrasone technieken. Waar de huidige laboratoria ook aan werken, is mogelijk zelfs akoestische detectie, zodat de bloedstroom in bepaalde soorten wervelvorming een geluid zou hebben dat waarneembaar is door, in feite, een elektronische stethoscoop. Het doel hier is om met de eenvoudigste technologie te komen waarmee je dit kunt detecteren, omdat niet iedereen een MRI-machine of een echografie-apparaat tot zijn beschikking heeft. Maar je zou je een akoestisch meetapparaat van $ 10 tot $ 20 kunnen voorstellen dat je bij Walmart zou kunnen kopen en dit soort veranderingen zou kunnen detecteren, en dat in huis zou hebben.

(24:10) Dus dat is het doel. We zijn er nog lang niet. Maar wat de kwallen hebben gedaan, is ons een eerste doelwit gegeven waar we naar moeten zoeken, in termen van de veranderingen in de stroom die plaatsvonden bij die gezonde versus zieke patiënten.

Strogatz (24:24): Nou, oké, dus laten we nu uit het water stappen. En begin een beetje te praten over een deel van het werk dat je met je collega's hebt gedaan over windturbines in Californië, in Alaska om ze efficiënter te maken. Dus, allereerst, als ik windturbine zeg, is het eerste beeld dat in me opkomt een van die gigantische witte propellers die ergens hoog in de lucht in een veld staan. Is dat het juiste beeld of moet ik - moet ik een ander beeld in mijn hoofd hebben?

dabiri (24:54): Deze turbines zijn dus een ander type turbine. Hoewel ons werk grotendeels werd ingegeven door enkele van de uitdagingen met die grote turbines. De grootste uitdaging is dat de individuele turbines zeer efficiënt zijn in termen van hoe goed ze de beweging van de wind kunnen omzetten in elektriciteit. De uitdaging is dat ze benedenwinds van elk van die turbines veel schokkerige lucht of turbulentie creëren. Die schokkerige lucht zou de prestaties verminderen van elke turbine die benedenwinds van de eerste was.

(25:24) Dus daarom, als je een van deze windmolenparken ziet, staan ​​de turbines allemaal heel ver uit elkaar. Omdat ze proberen ervoor te zorgen dat de schokkerige lucht tussen de turbines de prestaties van de groep niet vermindert.

(25:36) Het kwam me altijd ironisch voor dat als je in de natuur kijkt, denk aan scholen vissen in de oceaan, ze met hun staarten wapperen, ze creëren hun eigen kielzog, zoals we ze noemen. Dus die schokkerige lucht achter de windturbine noemen we een kielzog. De vissen creëren ook deze kielzog. Ze zwemmen in groepen en verspreiden zich niet zo ver mogelijk uit elkaar. Maar in plaats daarvan coördineren ze hun posities, de een met de ander. Ze kunnen zelfs profiteren van de stroom die wordt gecreëerd. Zodat het geheel meer is dan de som der delen. Dit betekent dat een groep vissen efficiënter samen kan zwemmen dan wanneer ze gescheiden van elkaar zouden zijn. We zien dit in het wielrennen, de Tour de France. Je ziet de fietsers profiteren van de aerodynamica van hun buren.

(26:17) Dus de vraag hier was of we een analogie konden bedenken met die visscholen die zouden werken om windturbines te plaatsen. Dit is de plek waar ik bijna toevallig een les geef op Caltech over de vloeistofdynamica van zwemmen en vliegen. En in mijn lezingen over het scholen van vissen, schrijf ik op het bord de vergelijkingen voor hoe je die gunstige interactie tussen de windturbines zou voorspellen. Een van de belangrijkste kenmerken van die modellen zijn de draaikolken waar we het tot nu toe over hebben gehad. De wervelende stromingen die de vissen zouden creëren. Het wiskundige model voor een van die draaikolken is bijna identiek aan hoe je zogenaamde verticale as windturbines zou voorstellen.

(27:01) Dus, ik pauzeer even en zeg, de windturbines die je gewend bent te zien, de turbines in propellerstijl, waar we het over hadden, worden windturbines met horizontale as genoemd. Omdat de bladen rond een as draaien die horizontaal is. Een windturbine met verticale as, de wieken draaien rond een as die verticaal uit de grond steekt. Dus zoals een draaimolen zou bijvoorbeeld een voorbeeld zijn van een systeem van het verticale astype. Die systemen kunnen wiskundig bijna identiek worden weergegeven als visscholen.

(27:31) En dat was dus de connectie, waar ik zei, nou, laten we proberen na te denken over het ontwerpen van windparken die die visschoolachtige oriëntatie op hen zouden hebben. Dus ik liet een paar studenten in het lab voor een van hun projecten een back-of-the-envelop maken voor hoe dat de prestaties van windparken zou verbeteren in termen van de energie die je op een bepaald stuk land zou kunnen produceren.

(27:52) Laten we zeggen dat ik je, Steve, 10 hectare geef en ik zeg dat ik wil dat je zoveel mogelijk elektriciteit opwekt met de conventionele windturbines. Voor de propeller-achtige turbines zou je waarschijnlijk maar één van die turbines op dat stuk land kunnen plaatsen. Voor deze kleinere windturbines met verticale as, zo blijkt uit berekeningen met potlood en papier, zou je 10 keer meer energie uit hetzelfde stuk land kunnen halen door van deze effecten te profiteren.

(28:15) Nu, dat is een berekening met potlood en papier totdat je zou kunnen zeggen, nou, dat is een geweldig theoretisch idee. Maar we hadden het geluk hier bij Caltech te zijn, waar ik naar de afdeling ging en zei: "Ik zou graag wat land willen kopen om dit te proberen." En dit was dus rond de tijd van de marktcrash van '08-'09. En dus kon je vrij goedkoop land krijgen. Dus kochten we een paar hectare grond hier in het noordelijke deel van LA County voor, denk ik, slechts $ 10,000 of $ 15,000. En we sloten een deal met een van de bedrijven die deze windturbines met verticale as bouwen dat ze ons de turbines gratis zouden geven in ruil voor de gegevens. Omdat het erg duur is om te testen, weet je, een nieuwe turbine als je een startup bent.

(28:54) En dus plaatsten we een stel van deze turbines in dat veld. We kwamen tot ongeveer twee dozijn van hen, in feite, op onze veldsite. En we konden in de echte wereld laten zien dat je met dit op vissen geïnspireerde ontwerp in feite 10 keer meer energie uit een stuk land kunt halen. Het was dus een heel opwindende vondst, en een die we vandaag nog steeds blijven nastreven.

Strogatz (29:14): Heel, heel, heel spannend. Ik had hier nog nooit van gehoord. Ik bedoel, ik had een vaag idee dat je hebt gewerkt aan het plaatsen van windturbines geïnspireerd op visscholen, maar alleen om je het verhaal te horen vertellen en bij het kopen van het land, ik bedoel, ik weet het niet. Het is gewoon een persoonlijke terzijde: ik ben dus een wiskundige die nooit land koopt om mijn ideeën te testen. Ik vraag me af of wanneer mensen denken aan de normale kritiek op de grote, lange propellerachtige, weet je, windturbines. Is dit soort aantrekkelijker, denk je, esthetisch of minder aantrekkelijk? Ik kan me voorstellen dat het lijkt alsof ze niet zo lang hoeven te zijn of het zicht van mensen blokkeren.

dabiri (30:00): Precies. We hebben dit zelfs wetenschappelijk bestudeerd toen ik aan de Stanford University werkte met Bruce Cain, een sociaal wetenschapper. We konden in Californië de opvattingen over deze verschillende soorten turbines bestuderen. En je hebt helemaal gelijk. Het is de lagere visuele impact als een belangrijk kenmerk.

(30:17) Maar een die nog belangrijker is, is de mogelijk lagere impact op vogels en vleermuizen, wat voor de grote turbines een voortdurende uitdaging is, het potentieel voor vogels om tegen de wieken of vleermuizen en andere gebieden aan te rennen. Deze windturbines met verticale as zijn lager, zoals je zei tegen de grond, maar ze hebben ook een andere visuele signatuur. Dus, eerlijk gezegd, in de grote turbinebehuizingen kan een vogel het blad gewoon niet zien voordat het te laat is. In het geval van deze windturbines met verticale as is de visuele signatuur veel duidelijker, omdat de wieken langzamer bewegen dan bij die grote turbines.

(30:54) De reden dat je ze nu niet overal ziet, gezien wat ik je net heb verteld, is dat er nog werk aan de winkel is om hun betrouwbaarheid te verbeteren, wat ik in sommige opzichten graag zeg geen raketwetenschap, weet je, we hebben mensen hier op de campus die rovers op Mars zetten. Het is dus duidelijk dat we in staat moeten zijn om een ​​windturbine te ontwerpen die bijvoorbeeld de winter in Alaska kan doorstaan. Maar we zijn er eigenlijk nog niet, er is gewoon niet veel geïnvesteerd in deze nieuwe soorten technologieën, omdat het erg duur is om nieuwe energiehardware te ontwikkelen. Er wordt dus aan gewerkt.

Strogatz (31:25): Je zei dat sommige ideeën uit wiskunde kwamen. Er was bijvoorbeeld wiskunde in verband met scholen vissen die vervolgens konden worden aangepast aan het geval van de windturbines.

dabiri (31:36): Dat klopt.

Strogatz: Ik probeer me die wiskunde voor te stellen. Kun je iets meer zeggen? Wat is de wiskunde die daarbij komt kijken?

dabiri (31:42): Ja, zeker. Dus wat we proberen te bedenken als we bijvoorbeeld denken aan een draaikolk, is een eenvoudige wiskundige beschrijving van hoe een draaikolk de omringende stroming beïnvloedt. En dus hebben we in ons vakgebied iets dat potentiaalstroomtheorie wordt genoemd. Het is een vereenvoudigde weergave van deze meer complexe vloeistofstromen die we hebben beschreven. Het voordeel is dat ik op een stuk papier een vergelijking kan schrijven die zegt, als ik een draaikolk heb op een bepaalde locatie, dan is dit wat alle lucht of water rond die draaikolk zal doen. We kunnen dat in een enkele regel wiskunde schrijven.

(32:19) Dus het voordeel van deze potentiële stromingstheorie is dat als ik bijvoorbeeld een draaikolk aan mijn linkerhand en een draaikolk aan mijn rechterhand heb, ik onmiddellijk kan berekenen hoe ze elkaar beïnvloeden door die twee effecten bij elkaar op te tellen. We noemen dit een lineaire superpositie, maar we voegen die twee effecten gewoon op elkaar toe.

(32:38) Wat dat betekent als ik visscholen bestudeer, is dat ik een keer een vergelijking kan schrijven en als ik de effecten van 20 vissen wil weten, kan ik het antwoord effectief vermenigvuldigen met 20, geven of nemen, zonder veel ingewikkelder rekenen doen. In het geval van de windturbines, om een ​​optimaal windpark te ontwerpen, kan ik, als ik eenmaal de wiskundige weergave van een van die windturbines heb, een volledig park van 1,000 of, als ik dat zou willen, 10,000 windturbines optimaliseren, zonder te hoeven ontwikkelen elke nieuwe wiskunde, eigenlijk. Het is dus een heel handige manier om deze systemen weer te geven.

(33:13) Het blijkt dat die fundamentele wiskundige weergave van een draaikolk die een vis afwerpt bijna identiek is - met een prefactorverschil - aan de wiskundige weergaven van die windturbines met verticale as. Door het gemak van het één-op-één in kaart brengen van het visschoolprobleem en het windturbineprobleem konden we veel van dezelfde wiskundige optimalisatie lenen die werd gebruikt om optimale visschoolconfiguraties te bedenken en die bijna direct gebruiken om de windparken.

(33:45) Het enige verschil is het doel. In de visschool, zou je kunnen zeggen, probeert de optimalisatie de weerstand te minimaliseren die die groep vissen gaat ervaren terwijl ze door het water bewegen, of de energie die wordt verbruikt door al die vissen tijdens het zwemmen, te minimaliseren. In het geval van het windpark zou mijn doel kunnen zijn: "laat me de hoeveelheid energie maximaliseren die ik uit de wind verzamel", of "laat me proberen dit systeem zo te ontwerpen dat voor wind die uit bepaalde richtingen komt, ik maximale wind afhankelijk van de lokale topografie die ik op het werk heb.” Dus de onderliggende wiskundige machinerie is hetzelfde. De doelstellingen waarvoor we optimaliseren kunnen verschillen.

Strogatz (34:25): Ik moet er gewoon aan denken dat iedereen die hiernaar luistert net als ik getroffen zal worden door het soort geest dat nodig is om het werk te doen dat jij doet. De brede interesse die je toont met, je weet wel, vrij bewegen tussen engineering van windparken, de medische aspecten van draaikolken in het hart, de wiskunde die nodig is om het te begrijpen. Waarschijnlijk heb je informatica nog niet eens genoemd, maar ik vermoed dat dat er wel in zal komen.

dabiri (34:50): Absoluut. Het is heel erg leuk. Ja.

Strogatz: Goede instelling.

dabiri (34:55): Nee, dat is het. Ik zou alleen willen zeggen dat, denk ik, studenten - die op de middelbare school of op de universiteit - vaak de indruk krijgen dat je in het leven één ding moet kiezen. Ik ga biologie studeren, of ik ga scheikunde studeren, ik ga natuurkunde studeren. En daar gaat het om. In werkelijkheid bevindt een aantal van de meest interessante onderzoeken zich echt op het snijvlak van deze verschillende gebieden. En dus wil niet zeggen dat het een gemakkelijke weg was om vertrouwd te raken met die verschillende velden. Hier bij Caltech in mijn eerste jaar als afgestudeerde student, volgde ik een biologieles bij Frances Arnold, de Nobelprijswinnaar. Laten we zeggen dat ik de les twee keer heb gevolgd omdat het de eerste keer niet klikte voor mij. Tegelijkertijd is het de moeite waard, denk ik, om te worstelen om deze verschillende gebieden te leren, omdat je op die manier problemen vanuit nieuwe perspectieven kunt zien.

Strogatz (35:45): Dat is erg inspirerend. Laten we dus overschakelen naar iets waar u tegenwoordig mee bezig bent, namelijk het adviseren van de regering-Biden over windturbines. Kunt u iets zeggen over het werk dat u doet bij de overheid?

dabiri (36:01): Ja, absoluut. Weet je, het was een eer om in deze hoedanigheid te dienen. En ik zal zeggen, het is echt niet direct verbonden met een van onze onderzoeksdoelen. De groep, in de President's Council, ik denk dat we allemaal breed geïnteresseerd zijn in wetenschap en de ontwikkeling ervan in dit land. Een bepaald gebied waar ik gepassioneerd over ben, is zien dat onze onderzoeksinfrastructuur - en daarmee bedoel ik van middelbare school tot hogescholen en universiteiten tot de onderzoeksprogramma's voor afgestudeerden die mensen in staat stelden om deze meer onconventionele onderzoekslijnen na te streven, zoals wat we hebben gedaan over gesproken.

(36:39) Dus achteraf, weet je, waardeer ik het echt om de positieve reacties te horen die je op deze ideeën hebt. Ik kan je vertellen dat toen ik voor het eerst voorstellen schreef om te proberen dit werk gefinancierd te krijgen, ze de een na de ander werden afgewezen, omdat ze een beetje vreemd klonken. Je weet wel, het idee dat alles over het zwemmen met kwallen zou helpen bij hartdiagnostiek, of dat het scholen van vissen ons iets zou vertellen over windturbines. Het voelt een beetje te vreemd aan, en ik had geen voorbeelden om naar te verwijzen, om te zeggen dat dit noodzakelijkerwijs een succes zou worden. Dus de recensenten zouden meestal de eerste reactie hebben: "Nou, wat als het niet werkt?" Waar ik altijd denk: “Nou, wat als het wel werkt? Hoe gaaf zou dat zijn? Wat zou dat kunnen ontgrendelen?” En helaas financieren we op dit moment werk meestal niet op basis van "wat als het wel werkt?" Het is meestal "wat als dat niet het geval is?" En ik denk dat dat een van de beleidsstukken is waarvan ik hoop dat we ze binnen de President's Council kunnen aanpakken.

Strogatz (37:40): Nou, dus je bent in Californië. Een groot probleem, zoals iedereen in Californië weet, is wildvuur. En ik denk dat dat iets zou moeten zijn waar iemand die geïnteresseerd is in vloeistofdynamica aan zou hebben gedacht. Heb je daar iets over te melden?

dabiri (37:55): Dat klopt. In de Wetenschapsraad van president Biden had ik het voorrecht om medevoorzitter te zijn van een groep die nadacht over hoe we wetenschap en technologie kunnen gebruiken om bosbranden beter aan te pakken. We weten dat ze de laatste jaren frequenter en in sommige gevallen ernstiger zijn geworden, vooral hier in Californië. En toch zijn er technologieën die we momenteel niet gebruiken, bijvoorbeeld communicatie voor de brandweerlieden, AI [kunstmatige intelligentie] om de voortgang van de bosbranden te helpen voorspellen, en zelfs technologieën zoals robotica en drones om te helpen interfereren met het pad van het vuur voordat de eerstehulpverleners kunnen arriveren. Ons werk heeft een groot aantal nieuwe en opkomende technologieën geïdentificeerd waarvan we denken dat ze kunnen helpen de negatieve gevolgen van deze natuurbranden tegen te gaan. En dus kijken we uit naar actie op zowel federaal als staats- en lokaal niveau met betrekking tot die aanbevelingen.

Strogatz (38:48): En dus speelt vloeiende dynamiek daar op de een of andere manier een rol in?

dabiri (38:52): Ja, vloeistofdynamica is in feite een van de belangrijkste oorzaken van de voortgang van een bosbrand. Denk aan de winden die brandende sintels vervoeren en kunnen bepalen of ze al dan niet een brandgang oversteken. De wind kan bepalen hoe snel een vuur beweegt. Dus als we echt catastrofale bosbranden hebben gehad, kwam dat in sommige gevallen omdat de wind in sommige gevallen 70 of 80 mijl per uur was. Een van de belangrijkste uitdagingen om deze bosbranden te bestrijden, is om vloeistofdynamische modellen te kunnen gebruiken om het toekomstige verloop van de brand te voorspellen. Er zijn nieuwe soorten gegevens over de wind nabij de grond nodig om de gegevens in de lucht aan te vullen.

(39:31) Maar wat we ook kunnen doen bij het simuleren van verschillende locaties, is kwetsbare gemeenschappen helpen zich van tevoren voor te bereiden op bosbranden — om te weten dat ze op basis van hun topografie en vegetatie, en met deze vloeistofdynamische modellen, kunnen vertellen welke delen van de gemeenschap zullen waarschijnlijk als eerste de voorkant van dat vuur zien. Dat kan bijvoorbeeld de ontruimingsplannen informeren.

Strogatz (39:54): Nou, ik veronderstel dat geen enkele discussie over vloeistofdynamica compleet zou zijn zonder turbulentie te noemen. Het wordt vaak het grootste onopgeloste probleem in de klassieke natuurkunde genoemd. Weet je, wat ik zou willen is gewoon een kleine tutorial - zoals, wat zelfs is het probleem van turbulentie? Wat willen mensen graag begrijpen?

dabiri (40:12): Ja. De eenvoudige manier waarop ik het soms beschrijf, is dat we in vloeistofdynamica een reeks vergelijkingen hebben die vloeiende beweging verklaren op een manier die goed genoeg is om een ​​vliegtuig te ontwerpen, maar niet goed genoeg om je te vertellen wanneer dat vliegtuig turbulentie gaat krijgen . Dus onze vergelijkingen voor vloeistofdynamica zijn niet in staat geweest om enkele van de veel voorkomende gebeurtenissen die we in een vloeistofstroom zien te voorspellen. Als je aan je kraan thuis denkt en je zet hem maar een klein beetje open, dan ziet hij er echt glazig uit. Je zet de kraan iets hoger en dan wordt het spontaan veel ruwer. Je krijgt een overgang naar een turbulente stroming. We nemen dit waar in allerlei laboratoriumexperimenten en we hebben nog geen zuivere theoretische verklaring voor wanneer dat soort overgang naar turbulentie optreedt.

Strogatz (41:01): Zo interessant. Toevallig gisteravond - misschien is het geen toeval, misschien dacht ik onbewust aan onze aanstaande discussie. Maar ik zat toevallig te denken Richard Feynman's lezing in zijn beroemde lezingen over natuurkunde - precies daar bij Caltech, waarschijnlijk niet ver van waar je zit - waar hij praat over de stroming van water en het blijvende mysterie van turbulentie. En hij vermeldt zelfs dat op een ventilator, als je naar een blad van een ventilator kijkt, zoals op je zolder of zoiets, je altijd een dunne laag stof zult vinden - hele kleine stofdeeltjes. Dat lijkt mysterieus, benadrukt Feynman, omdat het ventilatorblad met een enorme snelheid door de lucht beweegt. En toch blaast hij die kleine stofdeeltjes niet weg. En dus heb ik het gevoel dat dit de plek is waar we moeten eindigen: dat jij, ik wilde zeggen, een soort moderne Leonardo da Vinci bent. Maar nu begon ik te denken dat jij misschien ook een moderne Richard Feynman bent.

dabiri (41:03): Als ik op een dag in staat ben om dat turbulentieprobleem op te lossen, kunnen we dat soort ideeën koesteren. Maar voor nu, ja, ik ben maar een kind uit Toledo dat gek is op kwallen.

Strogatz (42:06): Perfect. Heel erg bedankt, John Dabiri, dat je vandaag bij ons bent gekomen.

dabiri (42:10): Bedankt dat je me hebt.

Omroeper (42:14): Ruimtevaart hangt af van slimme wiskunde. Vind onontgonnen zonnestelsels in Quanta Magazine's nieuwe dagelijkse rekenspel, Hyperjumps. Hyperjumps daagt je uit om eenvoudige cijfercombinaties te vinden om je raket van de ene exoplaneet naar de andere te krijgen. Spoiler alert: er is altijd meer dan één manier om te winnen. Test je astrale rekenkunde op hyperjumps.quantamagazine.org.

Strogatz (42: 40): De vreugde van waarom is een podcast van Quanta Magazine, een redactioneel onafhankelijke publicatie ondersteund door de Simons Foundation. Financieringsbeslissingen van de Simons Foundation hebben geen invloed op de selectie van onderwerpen, gasten of andere redactionele beslissingen in deze podcast of in Quanta Magazine. De vreugde van waarom wordt geproduceerd door Susan Valot en Polly Stryker. Onze redacteuren zijn John Rennie en Thomas Lin met ondersteuning van Matt Carlstrom, Annie Melchor en Zach Savitsky [evenals Nona McKenna en Saugat Bolakhe]. Onze themamuziek is gecomponeerd door Richie Johnson. Julian Lin bedacht de naam van de podcast. De afleveringskunst is van Peter Greenwood en ons logo is van Jaki King. Speciale dank aan Burt Odom-Reed van de Cornell Broadcast Studios. Ik ben je gastheer, Steve Strogatz. Als u vragen of opmerkingen voor ons heeft, kunt u ons mailen op [e-mail beveiligd] Bedankt voor het luisteren.